CC BY
93
УДК 006.022
Скарлат Д.М., Годяев А.В., Невмятуллина Х.А. СТАНДАРТИЗАЦИЯ В НАНОИНДУСТРИИ
Скарлат Денис Максимович, студент 3 курса факультета инженерной химии, e-mail: skarlat-denis@mail.ru; Годяев Алексей Витальевич, студент 3 курса факультета инженерной химии;
Невмятулинна Хадия Абдурахмановна, к.д.н., доцент кафедры стандартизации и инженерно-компьютерной графики;
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 121596, Москва, ул. Говорова, д. 16, корп. 4, кв. 1
Нанотехнологии - бурно разувающаяся отрасль человеческого прогресса. Изо дня в день разрабатываются и вводятся в действие стандарты разных направлений наноиндустрии. В связи с большим объемом информации и широким кругом заинтересованных лиц возникла необходимость создания технического комитета 441 и международного технического комитета 441 «Нанотехнологии». Программа по развитию стандартизации в данной отрасли содержит четкий план по разработке стандартов. Одним из «свежих» стандартов является стандарт, относящийся к сверхтвердым и износостойким нанопокрытиям.
Ключевые слова: стандартизация в наноиндустрии, развитие стандартизации в наноиндустрии, нанопокрытия.
STANDARTIZATION IN THE NANOINDUSTRY
Skarlat D.M., Godyaev A.V., Nevmyatullina Kh.A.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Nanotechnology is a burgeoning branch of human progress. Day by day standards of different directions of nanoindustry are developed and put into operation. Due to the large amount of information and a wide range of stakeholders, it became necessary to establish a technical committee 441 and an international technical committee 441 "Nanotechnologies". The standardization program in this industry contains a clear plan for the development of standards. One of the "fresh" standards is the standard relating to superhard and wear-resistant nanocoatings.
Keywords: standardization in the nanoindustry, development of standardization in the nanoindustry, nanocoatings.
Введение
Научно-технический прогресс не стоит на месте. С течением времени нанотехнологии постепенно врываются в нашу жизнь. В связи с быстрым темпом развития наноиндустрии, были созданы следующие специальные комитеты, которые носят следующие названия: Технический комитет 441 и Международный технический комитет 441 «Нанотехнологии», занимающиеся
непосредственной разработкой стандартов в данной области [1]. Но стоит отметить: вклад в разработку соответствующих стандартов также вносит Федерельное агенство по техническому регулированию и метрологии совместно со сторонними объединениями. Зеленые стандарты в наноиндустрии
Многие мировые тренды инновационного развития и модернизации производства связаны с экологическими требованиями. В сфере российских закупок товаров, работ, услуг для обеспечения государственных и муниципальных нужд учитываются экологические характеристики объекта закупки.
«Зеленые стандарты» служат для оценки экологической эффективности. Они применимы и к новым, и к существующим продуктам, зданиям и сооружениям, актуальны для самых разных типов
продукции. Объекты, сертифицированные по «зеленым» стандартам, обеспечивают минимальный уровень потребления энергетических и материальных ресурсов на протяжении всего жизненного цикла.
Сегодня в мире действует более тридцати национальных систем добровольных «зелёных» стандартов строительства. В России темпы внедрения «зеленых» стандартов ниже, чем в других развитых странах, вместе с тем работы в данном направлении активно ведутся. Уже сегодня в России выпускается «зеленая» продукция, основанная на нанотехнологических решениях, направленная на защиту и сохранение окружающей среды и здоровья человека [2].
Программа развития стандартизации в наноиндустрии
Как и любой процесс, так и процесс развития стандартизации необходимо планировать. В качестве плана по развитию технических нормативов была разработана и утверждена программа по развитию стандартизации в наноиндустрии (далее - Программа). В реализации Программы принимают участие 45 технических комитетов по стандартизации. Финансирование работ по реализации Программы осуществляется из средств Фонда инфраструктурных и
образовательных программ Группы «РОСНАНО», средств федерального бюджета (Росстандарта) и средств организаций, заинтересованных в реализации проектов в области наноиндустрии. Стратегической целью разработки и реализации Программы является формирование нормативного обеспечения наноиндустрии. Программа направлена на активизацию инновационной деятельности предприятий, адаптацию их к рыночной экономике в сфере нанотехнологий, гармонизацию нормативного обеспечения с требованиями международных стандартов.
Программа предусматривает разработку 402 стандартов. Около четырех сот стандартов должно быть разработано и внедрено до конца 2019 года. В структурном плане Программа состоит из двух разделов, каждый из которых представляет собой совокупность иерархически и функционально связанных стандартов, разрабатываемых в зависимости от тематической направленности развития нанотехнологий, области применения и вида документа по стандартизации. На рисунке 1 изображена диаграмме, наглядно интегрирующая Программу по развитии стандартизации в наноиндустрии.
250 200 150 100 50 0
«2010-2015 ■ 201« «2017 2018-2019
■
34
3010-2015
2016
2017
2011-2019
Рисунок 1. Планируемое количество разработанных стандартов.
Эти стандарты охватывают разные сферы деятельности в наноиндустрии. И для каждой из них есть своё контрольное число по выпуску нормативных документов. Из таблицы 1 видно, что стандарты, в рамках Программы, делятся на две большие группы: общетехнические стандарты и прикладные стандарты отраслей по направлениям
[3].
Таблица 1. Классификация стандартов.
Название группы Количество стандартов
Общетехнические стандарты (терминология, классификация, общие требования, безопасность) 41
Прикладные стандарты отраслей по направлениям развития нанотехнологий
Наноэлектроника 17
Наноинженерия 42
Функциональные материалы и высокочистые вещества 35
Функциональные материалы для энергетики 120
Функциональные материалы для космической техники 4
Нанобиотехнологии 17
Конструкционные наноматериалы 22
Композиционные наноматериалы 65
Нанотехнологии для систем безопасности 39
Итого: 402
Обзор стандарта ГОСТ Р 57408-2017 «Наноматериалы. нанопокрытия сверхтвердые и износостойкие. Общие технические требования»
Стандартизация и сертификация в области наноматериалов призваны регулировать качество выпускаемой продукции путем разработки соответствующих норм, эталонов и стандартов. Необходимость разработки новых и адаптация существующих норм обусловлена особыми свойствами наноматериалов.
Одним из «свежих» национальных стандартов Российской Федерации является ГОСТ Р 574082017. Данный стандарт вступит в действие с 1
сентября 2017 года [4], однако уже сейчас вызывает большой интерес у специалистов.
Настоящий стандарт устанавливает общие требования к сверхтвердым и износостойким нанопокрытиям и наносимому материалу. Распространяется на сверхтвердые и износостойкие нанопокрытия, наносимые методами гетерофазного переноса, вакуумного и химического осаждения и др. В стандарте определены всего лишь два термина. Пожалуй разберём их.
Сверхтвердые и износостойкие покрытия -тонкие слои из материалов, обеспечивающие повышенную твердость или снижающие коэффициент трения, содержащие структурные
элементы или системы структурных элементов, размер которых составляет от 1 до 100 нм, физическое и химическое взаимодействие которых обеспечивает существенное увеличение свойств, обусловленное проявлением наномасштабных факторов.
Подложка - основной материал, поверхность которого подвергается различным видам обработки,
На покрытие, полученное тем или иным методом, в стандарте изложены требования к определенному показателю качества нанопокрытия, начиная с того, какой должна быть подложкой, и заканчивая определенными функцииональными свойствами этого покрытия.
Материал подложки должен соответствовать условиям эксплуатации и требованиям, установленным в нормативных документах или технической документации на изделие. Детали, предназначенные для нанесения сверхтвердых и износостойких нанопокрытий, должны быть изготовлены в соответствии с требованиями, изложенными в нормативных документах или технической документации на изделие, иметь правильную форму детали, позволяющую наносить покрытие под углом 60-90о. Однако при нанесении в труднодоступных местах разрешается наносить покрытие под углом не менее 45о, за исключением метода электрохимического легирования.
На поверхности деталей, предназначенных для нанесения сверхтвердых и износостойких нанопокрытий, не должно быть сварочных брызг, раковин, трещин, заусенцев, окалины, прижогов, ржавчины, обнаруживаемых визуально без применения увеличительных средств.
Во избежание возникновения контактной коррозии между материалами подложки и сверхтвердого и износостойкого нанопокрытия допустимы сочетания материалов при нанесении покрытий в соответствии с ГОСТ 9.005
Подготовку поверхностей деталей к нанесению сверхтвердого и износостойкого нанопокрытия, хранение и транспортирование подготовленных деталей необходимо проводить при относительно влажности воздуха не выше 75%, температура воздуха при этом должна быть не менее 15оС. Не допускается наличие коррозионно-активных веществ в составе воздуха.
Сверхтвердые и износостойкие нанопокрытия должны содержать структурные элементы размером от 1 до 100 нм, физическое и химическое
в результате чего образуются слои с новыми свойствами или наращивается пленка другого материала.
Как и любой продукт, наноматериалы могут быть различны по свойственным характеристика и неодинаковы по составу. На таблице 2 представлена классификация сверхтвердых и износостойких нанопокрытий.
взаимодействие которых обеспечивает
существенное увеличение свойств, обусловленное проявлением наномасштабных факторов.
Для контроля качества сверхтвердого и износостойкого нанопокрытия проводят контроль на образцах-свидетелях. Образцы-свидетели должны быть изготовлены из того же материала, при тех же параметрах технологического процесса подготовки поверхности и нанесения покрытия, что и контролируемое изделие. Твердость материала детали и образца-свидетеля должны быть идентичны. Количество образцов-свидетелей на каждый вид испытаний составляет 3—5 шт.
Что касается маркировки, то каждая партия изделий с нанесенным нанопокрытием обязательно сопровождается документацией. Сопроводительная документация должна содержать такую информацию, как: наименование и параметры нанопокрытия, организацию-изготовителя, номер партии, и конечно же дату изготовления.
Изделия с нанесенным сверхтвердым и (или) износостойким нанопокрытием могут быть упакованы в контейнер или в чистую бязь ГОСТ 29298, в полиэтиленовые мешки по ГОСТ 17811. Упаковка должна быть запаяна и иметь сопроводительную документацию. При упаковке и распаковке образцов рекомендуется пользоваться хлопчатобумажными перчатками по ГОСТ 12.4.010
[5].
Заключение.
На сегодняшний день в России недостаточно действующих стандартов в области нанотехнологий и наноматериалов. Учитывая межотраслевой характер наноиндустрии и необычных объектов, с которыми она работает, стандартизация в этой области должна идти по особому пути. Стандарты должны быть опережающими, т.е. предшествовать появлению новых устройств и процессов. Согласно стратегии этих стандартов они предопределяют необходимость создания новых инструментов и процессов, конкуренцию на мировом рынке для
Таблица 2. Классификация нанопокрытий по ГОСТ Р 57408-2017.
В зависимости от назначения сверхтвердые и износостойкие нанопокрытия могут быть:
однослойные многослойные
По способу получения нанопокрытия:
Магнетронного нанесения Электрохимического легирования в водных растворах Сверхзвукового холодного газодинамического нанесения Микроплазменного нанесения Лазерной наплавки
быстрой коммерциализации и широкого распространения новых разработок.
Так же стоит отметить, что стандарты, распространяющиеся и касающиеся наноиндустрии в целом, нуждаются в структурировании. Это поможет в создании единой «нанобазы», пользуясь которой, будет удобно находить и анализировать нормативные технические документы - стандарты.
Не все планы были реализованы в рамках программы по развитию стандартизации в наноиндустрии. Часть стандартов, которые должны были быть выпущены еще в 2015 году до сих пор отсутствует [6-8]. Количество «запланированных» не соответствует «действительным». Отсюда и возникла потребность в создании единой базы стандартов, относящихся к наноиндустрии в целом.
Стандарты разрабатываются, принимаются и вводятся в действие по настоящее время. Рассмотренный ГОСТ Р 57408-2017 содержит фундаментальные требования к качеству нанопокрытий, условиям хранения и транспортировки, форме и размеру изделия подлежащего к нанесению сверхтвердого и износостойкого нанопокрытия.
Список литературы
1. Стандартизация: технические комитеты по стандартизации: [Электронный ресурс]. -многопольз. научн. сайт / Росстандарт. -электронная версия - Росстандарт, 2017. - Режим доступа.: http://gost.ru/ (Дата обращения: 17.05.2017).
2. ЗЕЛЕНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ЗЕЛЕНЫЕ СТАНДАРТЫ В НАНОИНДУСТРИИ [Электронный ресурс]. - Информ. портал / Стандартнано. -Электронный справочник. - Москва: Стандартнано, 2017. - режим доступа: http://standardnano.ru/novye-instrumenty/zelenye-tekhnologii/ (Дата обращения: 20.05.2017).
3. Центр в инновационной сфере стандартизации [Электронный ресурс], научн. центр / Центр стандартизации. - Электронная версия. - Москва: Центр стандартизации, 2010. - режим доступа:
http://innovcenter.ru/documents/category/209/ (Дата обращения: 20.05.2017).
4. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии [Электронный ресурс]. - Многопредметн. един. агентство / Фед. аг-во по тех. рег. - Электронный справочник. - Москва: Федеральное агенство по техническому регулированию и метрологии, 2016. - режим доступа: http://protect.gost.ru (Дата обращения: 17.05.2017).
5. ГОСТ Р 57408-2017: [Электронный ресурс]. -Наноматериалы. Нанопокрытия сверхтвердые и износостойкие. Общие технические требования. -Официальное издание / Стандартинформ. -Электронный справочник. - Москва: Стандартинформ, 2017. - режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/43 7125012 (Дата обращения: 22.05.2017).
6. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии Информационный портал по стандартизации . - Информ. портал / Федеральное агентство [Электронный ресурс]. -Электронный справочник. - Москва: Федеральное агентство, 2012. - режим доступа: http://standard.gost.ru/wps/portal/ (Дата обращения 17.05.17).
7. Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации [Электронный ресурс]. -Всеросийский фонд / Инф. сист. станд. «Техэксперт». - Москва: ИСС «Техэксперт», 2017. -режим доступа: http://reforma.kodeks.ru/ (Дата обращения: 18.05.17).
8. Программа разработки стандартов для наноиндустрии на 2010 - 2014 годы [Электронный документ]. - Программа разработки / Правительственная комиссия по высоким технологиям и инновациям. - Документ. - Москва: Правительственная комиссия по высоким технологиям и инновациям, 2009. - режим доступа: http://www.rusnano.com/upload/OldNews/Files/34483/c urrent.pdf (Дата обращения: 21.05.2017).
